(57)【要約】【課題】  ドライエッチングによりメサ形成を行ったＨＢＴにおいて、エアブリッジなどの特別な配線形成工程を必要とせず、良好な特性を示す構造のヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供する。【解決手段】  ヘテロ接合バイポーラトランジスタ１００は、少なくとも、ベース層１０４に形成されているベース電極１１２と接続されている引き出し配線１２１の下層に形成されているＯ3−ＴＥＯＳ膜１３２と、Ｏ3−ＴＥＯＳ膜１３２の下層に形成されている膜厚２００ｎｍ以上のＳｉＯ2膜１３１とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、コレクタ層、ベース層、およびエミッタ層のいずれかに形成されている電極と接続されている引き出し配線の下層に形成されているＯ3−ＴＥＯＳ膜と、
前記Ｏ3−ＴＥＯＳ膜の下層に形成されている絶縁膜と
を備えることを特徴とするヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
【請求項２】
前記絶縁膜は、シリコン窒化膜および膜厚２００ｎｍ以上のシリコン酸化膜のいずれかである
ことを特徴とする請求項１に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
【請求項３】
少なくとも、前記コレクタ層、前記ベース層、および前記エミッタ層のいずれかの層のメサ形状が異方性エッチングによって形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
【請求項４】
半絶縁性基板上に、コレクタ層と、ベース層と、エミッタ層とを形成し、
コレクタ層にコレクタ電極、ベース層にベース電極、エミッタ層にエミッタ電極を形成し、
前記コレクタ電極、前記ベース電極、および前記エミッタ電極に跨る引き出し配線を形成し、
前記引き出し配線が形成される層の下層にＯ3−ＴＥＯＳ膜を形成し、
前記Ｏ3−ＴＥＯＳ膜が形成される層の下層に絶縁膜を形成する
ことを特徴とするヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記絶縁膜は、シリコン窒化膜および膜厚２００ｎｍ以上のシリコン酸化膜のいずれかである
ことを特徴とする請求項４に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法。
【請求項６】
少なくとも、前記コレクタ層、前記ベース層、および前記エミッタ層のいずれかの層のメサ形状を異方性エッチングによって形成する
ことを特徴とする請求項４に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信用高出力電力増幅器に広く使われているヘテロ接合バイポーラトランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話の高機能化、大容量通信化に伴い、そこに用いられる高周波アナログ素子にも一層の高性能化が求められている。ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（以下、ＨＢＴと記載する。）は、高周波アナログ素子の中でも送信用高出力増幅器として実用化されている。ＨＢＴの高性能化にあたって、セルサイズの微細化などにより、寄生抵抗、寄生容量の低減が重要となってくる。セルサイズの微細化には、例えば、ドライエッチングなどによる高精度のエッチング加工精度が求められる。
【０００３】
以下、図１０を参照しながらドライエッチングによりメサ形成を行ったＨＢＴの構造を説明する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図１０は、ドライエッチングによりメサ形成を行ったＨＢＴの概略断面構造図である。図６に示されるように、ＨＢＴ６００は、半絶縁性化合物半導体基板６０１上に形成されたｎ−ＧａＡｓから成るコレクタ層６０２と、このコレクタ層６０２  上に形成されたｐ−ＧａＡｓから成るベース層６０３と、このベース層６０３上に形成されたｎ−ＩｎＧａＰのエミッタ層６０４と、コレクタ層６０２上に形成されたＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕから成るコレクタ電極６１１と、ベース層６０３上に形成されたＰｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕから成るベース電極６１２と、エミッタ層６０４上に形成されたＷＮ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕから成るエミッタ電極６１３とを備える。また、それぞれの電極には、コレクタ引き出しエアブリッジ配線６２１、ベース引き出しエアブリッジ配線６２２、エミッタ引き出しエアブリッジ配線６２３が接続されている。
【特許文献１】特開２０００−１１４２７１号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＨＢＴは、コレクタ、ベース、エミッタの形成にドライエッチングを使用しているため、垂直なメサ形状が形成される。そのため、各電極に接続される引き出し配線は、メサ段差による段切れを防ぐため、エアブリッジで形成する必要がある。エアブリッジ配線は、メサ形成後、有機材料（例えば、ポリイミド樹脂。）を用いて平坦化し、エッチバックによって各電極を露出させる。この工程を各電極に対して行わなければならないため、製造工数が増加し、コストが増加してしまう。
【０００６】
そこで、メサ形状緩和のため、平坦化絶縁膜として、Ｏ3−ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ（以下、Ｏ3−ＴＥＯＳと略称する。）膜を導入する。Ｏ3−ＴＥＯＳ膜は、フロー性がよく、他の絶縁膜（例えば、ＳｉＯ2、ＳｉＮx。）と比べて、段差を軽減できる。それにより、引き出し配線が段切れせずに形成できる。しかしながら、Ｏ3−ＴＥＯＳ膜は膜成長中にＯ3ガスを流すため、半導体表面を酸化し、表面に準位を形成してしまう。この表面準位は、電流リークの原因となる。特に、ＨＢＴのベース電流は、電流量が小さいため、大きな影響を受ける。その結果、ＨＢＴ動作時にベース電流が増加し、ＨＢＴの効率を下げる。一度電流を流すと、表面準位にはキャリアがトラップされ、効率は戻るが、時間経過や温度上昇に伴いトラップされたキャリアがなくなり再び効率が下がるという不安定な特性を示してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、ドライエッチングによりメサ形成を行ったＨＢＴにおいて、エアブリッジなどの特別な配線形成工程を必要とせず、良好な特性を示す構造のヘテロ接合バイポーラトランジスタおよびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタは、少なくとも、コレクタ層、ベース層、およびエミッタ層のいずれかに形成されている電極と接続されている引き出し配線の下層に形成されているＯ3−ＴＥＯＳ膜と、前記Ｏ3−ＴＥＯＳ膜の下層に形成されている絶縁膜とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これによって、引き出し配線の下層にＯ3−ＴＥＯＳ膜を用いることでエアブリッジなどの特別な配線形成工程を行うことなく、段切れせずに引き出し配線を形成することができる。
【００１０】
さらに、前記絶縁膜は、シリコン窒化膜および膜厚２００ｎｍ以上のシリコン酸化膜のいずれかであるとしてもよい。
【００１１】
これによって、Ｏ3−ＴＥＯＳ膜の下層にＳｉＯ2膜またはＳｉＮx膜を用いることで、Ｏ3−ＴＥＯＳ膜形成時に起こる半導体表面の酸化を防ぐことができ、良好な特性を示すヘテロ接合バイポーラトランジスタを製造することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタおよびその製造方法によると、垂直メサ構造をもつＨＢＴにおいてもエアブリッジなどの特別な配線形成工程を行うことなく段切れせずに引き出し配線を形成できる。したがって高精度な加工が求められる高性能ＨＢＴにおいても製造工程数が低減し製造コストを低減させることができ、かつ良好な特性を示すＨＢＴを作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施の形態１）
以下、本発明に係る実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
本実施の形態におけるヘテロ接合バイポーラトランジスタ（以下、ＨＢＴと呼称する。）は、（ａ１）少なくとも、コレクタ層、ベース層、およびエミッタ層のいずれかに形成されている電極と接続されている引き出し配線の下層に形成されているＯ3−ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ（以下、Ｏ3−ＴＥＯＳと呼称する。）膜と、（ａ２）Ｏ3−ＴＥＯＳ膜の下層に形成されている絶縁膜とを備えることを特徴とする。以上の点を踏まえて、本実施の形態に係るＨＢＴおよびその製造方法を、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本発明のＨＢＴの構造を示す断面図、図２は、本発明のＨＢＴの引き出し配線の構造を示す断面図である。図１に示されるように、ＨＢＴ１００は、半絶縁性ＧａＡｓ基板１０１上にｎ＋ＧａＡｓから成るサブコレクタ層１０２と、サブコレクタ層１０２上に形成されたｎ−ＧａＡｓから成るコレクタ層１０３と、コレクタ層１０３上に形成されたＰ−ＧａＡｓから成るベース層１０４と、ベース層１０４上に形成されたｎ−ＩｎＧａＰを含む積層構造のエミッタ層１０５を備える。また、各層のメサ形状は、ドライエッチングなどの異方性エッチングにより垂直形状に形成されている。そして、サブコレクタ層１０２上でコレクタ層１０３が形成されていない領域にはコレクタ電極１１１、ベース層１０４上でエミッタ層１０５が形成されていない領域にはベース電極１１２、エミッタ層１０５上にはエミッタ電極１１３が形成されている。
【００１６】
また、ＨＢＴ１００は、ＨＢＴ素子の電極形成部分以外を覆うようにＳｉＯ2絶縁膜１３１と絶縁膜１３１の上層には同じくＨＢＴの電極形成部分以外を覆うようにＯ3−ＴＥＯＳ膜１３２が形成されている。単位ＨＢＴを電気的に分離するために素子周辺領域にはサブコレクタ層１０２から基板１０１に達する素子分離領域１０６が形成されている。
【００１７】
図２に示されるように、引き出し配線１２１は、絶縁膜１３１とＯ3−ＴＥＯＳ膜１３２上に形成されることによって垂直形状のメサ段差を段切れすることなく越えることができる。
【００１８】
なお、以上の説明では、Ｏ3−ＴＥＯＳ膜１３２上に引き出し配線１２１を形成したが、Ｏ3−ＴＥＯＳ膜１３２上に他の絶縁膜が積層していても同様の効果があることは言うまでもない。また、素子間注入分離を用いた場合について説明したが、ウェットエッチングやドライエッチングを用いた素子間分離の場合にも適用できることはいうまでもない。
【００１９】
次に、上記のＨＢＴの製造方法について、図２、図３、図４、図５を参照しながら説明する。図３、図４、図５は、ＨＢＴの製造工程を示す断面図である。
【００２０】
まず、図３（ａ）に示されるように、ＭＢＥ法（分子線エピタキシ法）もしくはＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相成長法）などの結晶成長法により、半絶縁性ＧａＡｓ基板３０１上にｎ＋ＧａＡｓサブコレクタ層３０２と、ｎ−ＧａＡｓから成るコレクタ用膜３０３と、ｐ−ＧａＡｓから成るベース用膜３０４と、ｎ−ＩｎＧａＰを含む積層構造のエミッタ用膜３０５を順に積層する。
【００２１】
次いで、エミッタ形成領域をフォトレジスト３４１で保護し、ドライエッチングまたは異方性ウェットエッチングにより垂直メサ形状のエミッタ層１０５を形成する（図３（ｂ）参照。）。
【００２２】
次にベースおよびコレクタ形成領域をフォトレジストマスク３４２で保護し、ドライエッチングまたは異方性ウェットエッチングにより垂直メサ形状のベース層１０４およびコレクタ層１０３を形成する（図４（ａ）参照。）。このとき、サブコレクタ層１０２は、表面に出ている状態である。
【００２３】
次に各単位ＨＢＴセルを分離するためにフォトレジスト３４３を形成し、サブコレクタ層１０２にＨｅイオン注入を行い、素子分離領域１０６を形成する（図４（ｂ）参照。）。
【００２４】
次にＨＢＴ全体を覆うようにＳｉＯ2絶縁膜１３１を２００ｎｍ以上堆積し、続いてＯ3−ＴＥＯＳ膜１３２を堆積する（図５参照。）。
【００２５】
次に、エミッタ、ベース、コレクタの各電極を形成するためのレジストパターニングを形成し、ウェットエッチングもしくはドライエッチングにより絶縁膜１３１およびＯ3−ＴＥＯＳ膜１３２をエッチングする。続いてエミッタ、ベース、コレクタの各電極を蒸着、リフトオフ法により形成する。
【００２６】
次に、図２に示されるように、蒸着、リフトオフ法により各電極の引き出し配線１２１を形成する。
【００２７】
以上の工程を経ることで図１、図２に示されるようなＨＢＴが完成する。
図６は、Ｏ3−ＴＥＯＳ膜１３２の下層にＳｉＯ2膜を形成した時のｈｆｅ変動率比較図を示す。図６に示されるように、Ｏ3−ＴＥＯＳ膜の下層に何もない時と比較して、Ｏ3−ＴＥＯＳ膜の下層にＳｉＯ2膜１３１を形成した時のｈｆｅ変動率が少ないのがわかる。このように引き出し配線１２１の下層にＯ3−ＴＥＯＳ膜１３２を用いることでエアブリッジなどの特別な配線形成工程を行うことなく、段切れせずに引き出し配線を形成でき、また、Ｏ3−ＴＥＯＳ膜１３２の下層にＳｉＯ2膜１３１を用いることで、Ｏ3−ＴＥＯＳ膜１３２形成時に起こる半導体表面の酸化を防ぐことができ、良好な特性を示すＨＢＴ１００を作製することができる。
【００２８】
以上説明したように、本発明の実施の形態１に係るＨＢＴ１００は、セル微細化のために垂直メサ形状を有するＨＢＴにおいてエアブリッジなどの複雑な配線形成工程を必要とせず、配線形成ができる。よって高性能ＨＢＴの作製に有用である。
【００２９】
（実施の形態２）
次に、本発明に係る実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図７は、本発明のＨＢＴの構造を示す断面図、図８は、本発明の引き出し配線の構造を示す断面図である。図７に示されるように、ＨＢＴ２００は、半絶縁性ＧａＡｓ基板１０１上にｎ＋ＧａＡｓから成るサブコレクタ層１０２と、サブコレクタ層１０２上に形成されたｎ−ＧａＡｓから成るコレクタ層１０３と、コレクタ層１０３上に形成されたＰ−ＧａＡｓから成るベース層１０４と、ベース層１０４上に形成されたｎ−ＩｎＧａＰを含む積層構造のエミッタ層１０５を備える。また、各層のメサ形状はドライエッチングなどの異方性エッチングにより垂直形状に形成されている。サブコレクタ層１０２上でコレクタ層１０３が形成されていない領域にはコレクタ電極１１１、ベース層１０４上でエミッタ層１０５が形成されていない領域にはベース電極１１２、エミッタ層１０５上にはエミッタ電極１１３が形成されている。
【００３１】
また、ＨＢＴ２００は、ＨＢＴ素子の電極形成部分以外を覆うようにＳｉＮx絶縁膜２３１と絶縁膜２３１の上層には同じくＨＢＴの電極形成部分以外を覆うようにＯ3−ＴＥＯＳ膜１３２が形成されている。単位ＨＢＴを電気的に分離するために素子周辺領域にはサブコレクタ層１０２から基板１０１に達する素子分離領域１０６が形成されている。
【００３２】
図８に示されるように、引き出し配線１２１は、絶縁膜２３１とＯ3−ＴＥＯＳ膜１３２上に形成されることによって垂直形状のメサ段差を段切れすることなく越えることができる。
【００３３】
なお、以上の説明ではＯ3−ＴＥＯＳ膜１３２上に引き出し配線１２１を形成したが、Ｏ3−ＴＥＯＳ膜１３２上に他の絶縁膜が積層していても同様の効果があることは言うまでもない。また、素子間注入分離を用いた場合について説明したが、ウェットエッチングやドライエッチングを用いた素子間分離の場合にも適用できることはいうまでもない。
【００３４】
次に、上記のＨＢＴの製造方法について、図３、図４、図８、図９を参照しながら説明する。図３、図４、図９は、ＨＢＴの製造工程を示す断面図である。
【００３５】
まず、図３（ａ）に示されるように、ＭＢＥ法（分子線エピタキシ法）もしくはＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相成長法）などの結晶成長法により、半絶縁性ＧａＡｓ基板３０１上にｎ＋ＧａＡｓサブコレクタ層３０２と、ｎ−ＧａＡｓから成るコレクタ用膜３０３と、ｐ−ＧａＡｓから成るベース用膜３０４と、ｎ−ＩｎＧａＰを含む積層構造のエミッタ用膜３０５を順に積層する。
【００３６】
次いで、エミッタ形成領域をフォトレジスト３４１で保護し、ドライエッチングまたは異方性ウェットエッチングにより垂直メサ形状のエミッタ層１０５を形成する（図３（ｂ）参照。）。
【００３７】
次に、ベースおよびコレクタ形成領域をフォトレジストマスク３４２で保護し、ドライエッチングまたは異方性ウェットエッチングにより垂直メサ形状のベース層１０４およびコレクタ層１０３を形成する（図４（ａ）参照。）。このとき、サブコレクタ層１０２は、表面に出ている状態である。
【００３８】
次に、各単位ＨＢＴセルを分離するためにフォトレジスト３４３を形成し、サブコレクタ層１０２にＨｅイオン注入を行い、素子分離領域１０６を形成する（図４（ｂ）参照。）。
【００３９】
次に、ＨＢＴ全体を覆うようにＳｉＮx絶縁膜２３１を堆積し、続いて、Ｏ3−ＴＥＯＳ膜１３２を堆積する。（図９参照。）。
【００４０】
次に、エミッタ、ベース、コレクタの各電極を形成するためのレジストパターニングを形成し、ウェットエッチングもしくはドライエッチングにより絶縁膜２３１およびＯ3−ＴＥＯＳ膜１３２をエッチングする。続いて、エミッタ、ベース、コレクタの各電極を蒸着、リフトオフ法により形成する。
【００４１】
次に、図８に示されるように蒸着、リフトオフ法により各電極の引き出し配線１２１を形成する。
【００４２】
以上の工程を経ることで図７、図８に示されるようなＨＢＴが完成する。
図６に示されるように、Ｏ3−ＴＥＯＳ膜の下層に何もない時と比較して、Ｏ3−ＴＥＯＳ膜の下層にＳｉＮx膜２３１を形成した時のｈｆｅ変動率が少ないのがわかる。このように引き出し配線１２１の下層にＯ3−ＴＥＯＳ膜１３２を用いることでエアブリッジなどの特別な配線形成工程を行うことなく、段切れせずに引き出し配線を形成でき、また、Ｏ3−ＴＥＯＳ膜１３２の下層にＳｉＮx膜２３１を用いることで、Ｏ3−ＴＥＯＳ膜１３２形成時に起こる半導体表面の酸化を防ぐことができ、良好な特性を示すＨＢＴ２００を作製することができる。
【００４３】
以上説明したように、本発明の実施の形態２に係るＨＢＴ２００は、セル微細化のために垂直メサ形状を有するＨＢＴにおいてエアブリッジなどの複雑な配線形成工程を必要とせず、配線形成ができる。よって高性能ＨＢＴの作製に有用である。
【００４４】
なお、実施の形態１または実施の形態２において、エミッタ層１０５として、ＩｎＧａＰを含んだ積層構造を用いたが、これに代えて、例えば、ＡｌＧａＡｓを含んだ積層構造を用いてもよい。
【００４５】
また、実施の形態１または実施の形態２において、半絶縁性基板１０１として、ＧａＡｓ基板を用いたＨＢＴを対象としたが、これに代えて、半絶縁性基板１０１として、ＩｎＰ基板を用い、且つエミッタ層１０５として、ＩｎＰ層又はＩｎＡｌＡｓ層等を用いたＨＢＴを対象とした場合にも、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタなどとして、特に、送信用高出力電力増幅器に広く使われているヘテロ接合バイポーラトランジスタなどとして、利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＨＢＴの構造を示す断面図。
【図２】本発明の実施の形態１に係るＨＢＴの引き出し配線の構造を示す断面図。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るＨＢＴの製造方法を示す断面図。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るＨＢＴの製造方法を示す断面図。
【図５】本発明の実施の形態１に係るＨＢＴの製造方法を示す断面図。
【図６】本発明の実施の形態１に係るＨＢＴのｈｆｅ変動率を示す図。
【図７】本発明の実施の形態２に係るＨＢＴの構造を示す断面図。
【図８】本発明の実施の形態２に係るＨＢＴの引き出し配線の構造を示す断面図。
【図９】本発明の実施の形態２に係るＨＢＴの製造方法を示す断面図。
【図１０】従来の技術に係るＨＢＴの構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００４８】
１００，２００  ＨＢＴ
１０１  基板
１０２  サブコレクタ層
１０３  コレクタ層
１０４  ベース層
１０５  エミッタ層
１０６  素子分離領域
１１１  コレクタ電極
１１２  ベース電極
１１３  エミッタ電極
１２１  引き出し配線
１３１  ＳｉＯ2膜
１３２  Ｏ3−ＴＥＯＳ膜
２３１  ＳｉＮx膜
３０１  基板
３０２  サブコレクタ用膜
３０３  コレクタ用膜
３０４  ベース用膜
３０５  エミッタ用膜
３４１〜３４３  フォトレジスト
６００  ＨＢＴ
６０１  基板
６０２  コレクタ層
６０３  ベース層
６０４  エミッタ層
６１１  エミッタ電極
６１２  ベース電極
６１３  コレクタ電極
６２１  コレクタ引き出し配線
６２２  ベース引き出し配線
６２３  エミッタ引き出し配線
６３１  絶縁膜
【図１】
2007073847.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2007073847.tif 000010
【図９】
2007073847.tif 000011
【図１０】
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